Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 3

Như vậy, khoa học bao gồm một hệ thống tri thức về qui luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những qui luật của tự nhiên, xã hội, và tư duy.Hệ thống tri thức này hình thành tron

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Mã học viên: 12 11 019 Lớp: Cao học khóa 22

MỤC LỤC

1 T ng quan v khoa h c và nghiên c u khoa h c 4

1.1 Khoa h c 4

1.1.1 Các đ nh nghĩa và khái ni m 4

1.1.2 Phân lo i khoa h c theo các quan đi m ti p c n 5

1.2 Nghiên c u khoa h c 6

1.2.1 Các ch c năng c b n c a nghiên c u khoa h c 7

1.2.2 Các đ c đi m c a nghiên c u khoa h c 7

1.2.3 Các lo i hình nghiên c u khoa h c 8

1.2.4 Các b c nghiên c u khoa h c 9

1.3 Ph ng phá p nghiên c u khoa h c 9

2 V n đ khoa h c và các ph ng phá p gi i quy t 10

2.1 V n đ khoa h c 10

2.1.1 Khái ni m 10

2.1.2 Phân lo i 10

2.1.3 Các tình hu ng v n đ 10

2.1.4 Các ph ng pháp phát hi n v n đ khoa h c 11

2.2 Các ph ng pháp gi i quy t v n đ - bài toán phát minh sang ch 11

2.2.1 Vepol 11

2.2.2 40 nguyên t c sáng t o 12

3 V n d ng các nguyên t c sáng t o đ gi i quy t bài toán trong lĩnh v c công ngh thông tin 19

3.1 L ch s phát tri n máy tính cá nhân 19

3.2 Áp d ng nguyên t c sáng t o trong s phát tri n c a máy tính cá nhân 21

LỜI MỞ ĐẦU 

ông nghệ thông tin là một trong số những ngành có sự đóng gớp rất lớn cho sự phát triển không ngừng của đất nước Một trong những nhân tố thúc đẩy sự phát triển không ngừng của ngành công nghệ thông tin đó là sự sáng t ạo ta nhiều sản phẩm mới nhằm nâng cao nâng xuất lao động của con người

Trong lĩnh vực CNTT, gia công một sản phẩm CNTT là một quá trình mà các nhiệm vụ được thực hiện bởi một đối tác bên ngoài với chi phí thấp hơn và thời gian ngắn hơn Về bản chất, gia công sản phẩm CNTT phát t riển với sự tiện lợi về kỹ thuật, công nghệ cũng như tổ chức nhân sự…đem đến lợi nhuận và cải thiện chất lượng, trong khi giảm chi phí lao động Cụ thể như ngành gia công phần mềm chủ yếu bắt đầu trong lĩnh vực công nghiệp công nghệ thông tin, vì dễ vận chuyển bit và byte chứ không phải là hàng hóa vật chất Chính vì t hế, việc áp dụng các nguyên tắc sáng t ạo trong lĩnh vực này là hết sức quan trọng, mang tính sống còn của tổ chức

Thông qua khóa học này, Thầy Hoàng Kiếm đã tận tình truyền tải một khối lượng lớn kiến thức Đặc biệt, bằng sự hiểu biết, tri thức, kinh nghiệm, giàu vốn sống thầy đã chia sẻ đến tôi cùng các học viên lớp Cao học khoá 22 hiểu, cảm nhận và khả năng vận dụng, tư duy sáng t ạo để giải quyết các vấn đề - bài t oán t rong tin học và trong cuộc sống qua các ví dụ minh hoạ trực quan sinh động, thực tế.Cảm ơn thầy cũng như các bạn học viên cùng khóa đã giúp em hoàn thành báo cáo này

C

1 Tổng quan về khoa học và nghiên cứu khoa học

1.1 Khoa học

1.1.1 Các định nghĩa và khái niệm

Khoa học là hệ thống tri thức về mọi qui luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những qui luật của tự nhiên, xã hội và tư duy (Pierre Auger –Tendences actuelles de

la recherche scientifique, UNESCO, Paris, 1961)

Khoa học là quá trình nghiên cứu nhằm khá m phá ra những kiến thức mới, học thuyết mới,… về tự nhiên và xã hội Những kiến thức hay học thuyết mới này, tốt hơn, có thể thay thế dần những cái cũ, không còn phù hợp Ví dụ: Quan niệm thực vật là vật thể không có cảm giác được thay thế bằng quan niệm thực vật có cảm nhận

Như vậy, khoa học bao gồm một hệ thống tri thức về qui luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những qui luật của tự nhiên, xã hội, và tư duy.Hệ thống tri thức này hình thành trong lịch sử và không ngừng phát triển trên cơ sở thực tiễn xã hội Phân biệt

ra 2 hệ thống tri thức: tri thức kinh nghiệm và tri thức khoa học

- Tri thức kinh nghiệm: là những hiểu biết được tích lũy qua hoạt động sống hàng ngày trong mối quan hệ giữa con người với con người và giữa con người với thiên nhiên Quá trình này giúp con người hiểu biết về sự vật, về cách quản lý thiên nhiên và hình thành mối quan hệ giữa những con người trong xã hội Tri thức kinh nghiệm được con người không ngừng sử dụng và phát triển trong hoạt động thực tế Tuy nhiên, tri thức kinh nghiệm chưa thật sự đi sâu vào bản chất, chưa thấy được hết các thuộc tính của sự vật và mối quan hệ bên trong giữa sự vật và con người.Vì vậy, tri thức kinh nghiệm chỉ phát triển đến một hiểu biết giới hạn nhất định, nhưng tri thức kinh nghiệm là cơ sở cho

sự hình thành tri thức khoa học

- Tri thức khoa học: là những hiểu biết được tích lũy một cách có hệ thống nhờ hoạt động nghiên cứu khoa học, các hoạt động này có mục tiêu xác định và sử dụng phương pháp khoa học Không giống như tri thức kinh nghiệm, tri thức khoa học dựa trên kết quả

quan s át, thu thập được qua những thí nghiệm và qua các sự kiện xảy ra ngẫu nhiên trong hoạt động xã hội, trong tự nhiên Tri thức khoa học được tổ chức trong khuôn khổ các ngành và bộ môn khoa học (discipline) như: triết học, sử học, kinh tế học, toán học, sinh học

Tóm lạ i khoa học là một hoạt động xã hội nhằm tìm tòi, phát hiện qui luật của vật chất, hiện tượng và vận dụng những qui luật ấy để sáng tạo ra nguyên lý các giải pháp tác động vào các sự vật hoặc hiện tượng, nhằm biến đổi trạng thái của chúng

Theo quan điểm của Marx, khoa học còn được hiểu là một hình thái ý thức xã hội, tồn tại độc lập tương đối với các hình thái ý thức xã hội khác

Các tiêu chí nhận biết một bộ môn khoa học:

 Có một đối tượng nghiên cứu

 Có một hệ thống lý thuyết

 Có một hệ thống phương pháp luận

 Có mục đích sử dụng

Theo nguồn gốc: Khoa học thuần túy (sciences pures), lý thuyết (sciences theorique), thực nghiệm (sciences experimentales), thực chứng (sciences positives), qui nạp (sciences inductives), diễn dịch (sciences deductives)… Theo mục đích ứng dụng: Khoa học mô tả, phân tích, tổng hợp, ứng dụng, hành động, sáng tạo…

Theo mức độ khái quát: Cụ thể, trừu tượng, tổng quát…

Theo tính tương liên giữa các khoa học: Liên ngành, đa ngành…

Theo cơ cấu hệ thống tri thức: Cơ sở, cơ bản, chuyên ngành…

Theo đối tượng nghiên cứu: Tự nhiên, kỹ thuật, xã hội nhân văn, công nghệ, nông nghiệp, y học…

So sánh các đặc điểm khoa học và công nghệ

3 Sản phẩm khó được định hình trước Sản phẩm được định hình theo thiêt kế

4 Sản phẩm mang đặc trưng thông tin Đặc trưng sản phẩm tùy thuộc đầu vào

5 Lao động linh họat và tính sáng tạo

6 Có thể mang mục đích tự thân Có thể không mang mục đích tự thân

7 Phát minh khoa học tồn tại mãi mãi

với thời gian

Sáng chế công nghệ tồn tại nhất thời và

bị tiêu vong theo lịch sử tiến bộ kỹ

thuật

1.2 Nghiên cứu khoa học

Nghiên cứu khoa học (NCKH) nhằm thỏa mãn nhu cầu nhận thức và cải tạo thế giới con người thực hiện:

 Khám phá những thuộc tính bản chất của sự vật hoặc hiện tượng

 Phát hiện qui luật vận động của sự vật hoặc hiện tượng

 Vận dụng qui luật để sáng tạo giải pháp tác động vào sự vật

1.2.1 Các chức năng cơ bản của nghiên cứu khoa học

Mô tả: là trình bày bằng ngôn ngữ hình ảnh chung nhất của sự vật, cấu trúc,

trạng thái, sự vận động của sự vật Sự mô tả bao gồm định tính và định lượng

Giải thích: là là m rõ nguyên nhân sự hình thành và qui luật chi phối quá trình

vận động của sự vật nhằm đưa ra những thông tin về thuộc tính bản chất của sự vật

Dự đoán: nhìn trước quá trình hình thành, sự tiêu vong, sự vận động và những

biểu hiện của sự vật trong tương lai

Sáng tạo: làm ra sự vật mới chưa từng tồn tại Khoa học không bao giờ dừng lại

ở ở chức năng mô tả, giải thích và dự đoán Sứ mệnh lớn lao của khoa học là sáng tạo ra các giải pháp cải tạo thế giới

1.2.2 Các đặc điểm của nghiên cứu khoa học

Tính mới: NCKH là quá trình thâm nhập vào thế giới của sự vật mà con người

chưa biết, hướng tới những phát hiện mới hoặc những sáng tạo Đây là đặc điểm quan trọng nhất của NCKH

Tính tin cậy: Kết quả nghiên cứu phải có khả năng kiể m chứng lại nhiều lần do

nhiều người khác nhau trong điều kiện giống nhau Do đó, một nguyên tắc mang tính phương pháp luận của NCKH là khi trình bày một kết quả nghiên cứu, người nghiên cứu cần chỉ rõ điều kiện, những nhân tố và phương tiện thực hiện

Tính thông tin: là những thông tin về qui luật vận động của sự vật hoặc hiện

tượng, thông tin về qui trình công nghệ và các tham số đi kèm qui trình đó

Tính khách quan: vừa là một đặc điểm của NCKH vừa là tiêu chuẩn của người

NCKH Để đảm bảo tính khách quan, người NCKH cần phải tự trắc nghiệm lạ i những kết luận tưởng như đã hoàn toàn được xác nhận

Tính rủi ro: Một nghiên cứu có thể thành công, có thể thất bại Thất bại có thể

do nhiều nguyên nhân nhưng trong khoa học thất bại cũng được xe m là một kết quả và mang ý nghĩa về một kết luận của NCKH và được lưu giữ, tổng kết lại như một tài liệu khoa học nghiêm túc để tránh cho người đi sau không dẫm chân lên lối mòn, tránh lãng phí các nguồn lực nghiên cứu

Tính kế thừa: Có ý nghĩa quan trọng về mặt phương pháp luận nghiên cứu

Ngày nay không có một NCKH nào bắt đầu từ chỗ hoàn toàn trống không về kiến thức, phải kế thừa các kết quả nghiên cứu của các lĩnh vực khoa học khác nhau

Tính cá nhân: vai trò của cá nhân trong sáng tạo mang tính quyết định, thể hiện

trong tư duy cá nhân và chủ kiến riêng của các nhân

Tính phi k inh tế: Lao động NCKH hầu như không thể định mức, thiết bị chuyên

dụng dùng trong NCKH hầu như không thể khấu hao, hiệu quả kinh tế của NCKH hầu như không thể xác định

1.2.3 Các loại hình nghiên cứu khoa học

Nghiên cứu cơ bản: nhằm phát hiện bản chất, qui luật của sự vật hoặc hiện tượng

trong tự nhiên, xã hội, con người, có thể thực hiện trên cơ s ở những nghiên cứu thuần túy lý thuyết hoặc trên cơ sở những quan sát, thí nghiệm Sản phẩm là các phát kiến, công thức, phát minh Nghiên cứu cơ bản thuần túy và định hướng UNESCO chia nghiên cứu cơ bản định hướng thành nghiên cứu nền tảng và chuyên đề

Nghiên cứu ứng dụng: là sự vận dụng các qui luật từ nghiên cứu cơ bản để đưa ra

nguyên lý về các giải pháp có thể bao gồm công nghệ, sản phẩm, vật liệu, Sáng chế

là giải pháp kỹ thuật có tính mới và áp dụng được

Nghiên cứu triển khai (R & D): là sự vận dụng các qui luật, các nguyên lý để đưa ra

các hình mẫu với những tham số có tính khả thi về kỹ thuật, có thể chia làm các loại hình: triển khai trong phòng, bán đại trà,

1.2.4 Các bước nghiên cứu khoa học

Xác lập vấn đề nghiên cứu: Vấn đề nghiên cứu là những điều chưa biết hoặc

chưa biết thấu đáo về bản chất sự vật hoặc hiện tượng, cần được làm rõ trong quá trình nghiên cứu Khi vấn đề nghiên cứu được chọn và cụ thể hóa thành mộtđề tài nghiên cứu, người nghiên cứu cần xác định cơ sở lý thuyết cho nghiên cứu và tìm hiểu lịch sử vấn đề

Chuẩn bị nghiên cứu: Xây dựng đề cương nghiên cứu (lý do chọn đề tài, xác

định đối tượng và phạm vi nghiên cứu, xác định mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, đặt tên đề tài, ), xây dựng kế hoạch nghiên cứu (tiến độ, nhân lực, dự toán,…), chuẩn bị phương tiện nghiên cứu, lập danh mục tư liệu,

Lựa chọn và nghiên cứu thông tin: Thu thập và xử lý thông tin, nghiên cứu tư

liệu, thâm nhập thực tế, tiếp xúc cá nhân, xử lý thông tin,

Nghiên cứu: Xây dựng giả thuyết, lựa chọn phương pháp nghiên cứu, nghiên

cứu và kiểm chứng giả thuyết

Hoàn tất nghiên cứu: Đề xuất và xử lý thông tin, xây dựng kết luận và khuyến

nghị, viết báo cáo hoàn tất, hoàn tất và áp dụng kết quả

1.3 Phương pháp nghiên cứu khoa học

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết được sử dụng trong cả khoa học tự nhiên, khoa học xã hội và các khoa học khác, bao gồm nhiều nội dung khác nhau như: nghiên cứu tư liệu, xây dựng khái niệ m, phạm trù, thực hiện các phán đoán, suy luận,v.v… và không có bất cứ quan s át hoặc thực nghiệm nào được tiến hành

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm là những nghiên cứu được thực hiện bởi những quan sát các sự vật hoặc hiện tượng diễn ra trong những điều kiện có gây biến đổi đối tượng nghiên cứu một cách có chủ định Nghiên cứu thực hiện có thể được thực hiện trên đối

tượng thực hoặc trên các mô hình do người nghiên cứu tạo ra với những tham số do người nghiên cứu khống chế

Nghiên cứu thực nghiệm được áp dụng phổ biến không những trong khoa học tự nhiên, khoa học kỹ thuật và công nghệ, y học, mà cả trong khoa học xã hội và các lĩnh vực khoa học khác

Phương pháp nghiên cứu phi thực nghiệm

Phương pháp nghiên cứu phi thực nghiệm là một phương pháp nghiên cứu dựa trên

sự quan sát, quan trắc những sự kiện đã hoặc đang tồn tại, hoặc thu thập những số liệu thống kê đã tích lũy Trên cơ sở đó phát hiện qui luật của sự vật hoặc hiện tượng Trong phương pháp này người nghiên cứu chỉ quan sát những gì đã và đang tồn tại, không có

bất cứ sự can thiệp nào gây biến đổi trạng thái của đối tượng nghiên cứu

2 Vấn đề khoa học và các phương pháp giải quyết

2.1 Vấn đề khoa học

2.1.1 Khái niệ m

Vấn đề khoa học (Scientific Proble m) cũng được gọi là vấn đề nghiên cứu (research problem) hoặc câu hỏi nghiên cứu là câu hỏi được đặt ra khi người nghiên cứu đứng trước mâu thuẫn giữa tính hạn chế của tri thức khoa học hiện có với yêu cầu phát triển tri thức ở cấp độ cao hơn

Có ba tình huống: Có vấn đề, không có vấn đề, giả vấn đề được cho trong hình dưới đây

2.1.4 Các phươ ng pháp phát hiện vấn đề khoa học

 Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn

 Cả m hứng: những câu hỏi bất chợt xuất hiện khi quan sát sự kiện nào đó

phát minh sang chế

“Bất cứ hệ thống kỹ thuật nào cũng có ít nhất 2 thành phần vật chất tác động tương

hỗ và một loại trường hay năng lượng”

Từ đó có một thuật ngữ về tam giác kỹ thuật gọi là tam giác Vepol.Vepol là mô hình hệ thống kỹ thuật.vepol đưa ra cốt chỉ để phản ánh một tính chất vật chất của hệ thống nhưng là chủ yếu nhất với bài toán đã cho Ví dụ xét bài toán nâng cao tốc độ tàu phá băng thì băng đóng vai trò vật phẩm, tàu phá băng đóng vai trò công cụ, và trường cơ lực đặc vào tàu để tác động tương hổ với băng

Việc phân loại các chuẩn để giải quyết các bài toán sáng chế dựa vào phân tích vepol Mô hình Vepol gồm 3 yếu tố:

Một trường T và trong T có 2 vật chất V1,V2.]

T

Tuy nhiên, một hệ thống ban đầu chưa hẳn đã có một chuẩn Vepol đủ 3 yếu tố trên, hoặc đã đủ thì có thể phát triển gì thêm trên vepol đó

 Chia đối tượng thành các phần độc lập

 Là m đối tượng trở nên tháo lắp được

 Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng

 Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau

 Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc

Nguyên tắc phản (bất) đối xứng

 Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giảm bậc đối xứng)